【運營商大會】國網蘇創充電中心總監李悅：有序充電的解決方案
發布日期：2021-12-13
核心提示：【運營商大會】國網蘇創充電中心總監李悅：有序充電的解決方案
12月1-2日，由充換電百人會、中國充電樁網聯合主辦，上海賀勵展覽有限公司、深圳百人會產業研究院承辦的2021中國國際充電樁運營商大會（簡稱金磚充電論壇））在深圳會展中心1號館（福田區）順利召開。本次大會以“聚焦新運營、拓展新市場”為主題，既有政府領導高屋建瓴的講演，也有企業細致入微的分析，還有行業專家為市場發展提出的設想與方案，采用“會議論壇+展覽展示+體驗營銷“三位一體的創新模式，多項重點活動同期同地舉辦，充分協同聯動，品牌效應和影響力大幅提升。
國網智慧能源交通技術創新中心（蘇州）有限公司充電中心總監李悅出席論壇并發表主題演講——《國網蘇創有序充電解決方案》。以下為演講實錄： 大家好，感謝組委會的邀請，非常榮幸參加本次充電運營商大會。今天我演講的主題是一個有序充電的解決方案。首先非常抱歉，要跟組委會說一下，本來的主題是國創蘇創整體產品的介紹，但因為我們公司的領導臨時有事，所以由我來講有序充電的解決方案。在介紹解決方案之前，請允許我簡單做一下公司的介紹。國網智慧能源交通技術創新中心，這個名字比較長，我們簡稱國網蘇創中心。我們是一個混合制企業，是國網體系中第一家用混合體制來做創新中心的。我們本身的目標是把體制內的股東，像南瑞、許繼，以及蘇州國資，還有民營企業博電、玖行，結合體制內技術力量以及民營企業靈活機制的兩者優勢，來打造這個創新平臺。第一，科技創新平臺。從國網蘇創這個名字上，大家就可以看到兩點，一個是智慧能源，一個是交通技術，所以在交通技術上，我們有重卡換電、電動船舶，包括無人飛行器。我們內部也說，國網蘇創在水上跑的、地上走的、天上飛的，在新的電氣化交通技術上都有布局。結合這個布局，結合新的電氣化交通技術的應用場景，我們也做了很多新型智慧能源的技術方案研究及創新，等會兒我會介紹的有序充電解決方案，就是其中之一，它是針對社會、社區老百姓慢充的問題所打造的有序充電解決方案。像電動船舶，我們是國內第一家通過船級社認證的64集裝箱純電動船，當時我們覺得很奇怪，我們也問領導為什么要做這個電動船舶？從整個產業推動的過程中，現在大家也知道，電動汽車的電池成本占40%，現在同等級的電動汽車，大概要三到五年后，綜合的應用成本才會和燃油車相同。但我們現在為什么要做電動船舶？經過我們分析，我們做這個電動船舶，因本身船體設計限制以及水上運行的特色環境要求，會造成電池成本遠超普通電動汽車里電池所占的30%-40%的比例。但我們企業本身就是秉持創新理念，在船舶領域通過突破性的技術去降低成本。我們結合國網以及合作伙伴的力量，打造了這個64集裝箱的電動船舶，它現在可以從湖州跑到上海（兩百多公里）。通過我們的核算，本身電動船舶在靠岸期間，要忙著卸貨、裝貨，在有限的時間內，要滿足這么大的船舶動力推進，所以我們也采取了整體換電的模式。
大家可以看到，新型電動船舶的動力訴求，能源供給的方式也產生了變化，我們在這個行業上做了一些領先的事情。在重卡這部分，我們在西藏、內蒙等海拔超過兩千米以上的高寒地區，打造了90噸重卡的第一代換電系統，現在我們打造了第二代180噸重卡換電系統，從汽車本身的運營環境、自動化駕駛、三電系統的設計，到本身自動化換電系統的革新上，我們都做了很多努力，這是我們創新平臺的主要發展方向。第二，行業服務平臺。國網本身的理念是為社會、為行業作出一定服務，剛剛我們說的電動船舶、電動重卡等方面的技術方案，我們非常愿意把我們在這些環境下設計的經驗，包括運營和運維上的要求，以及產品驗證，方案測試上的經驗進行分享，打造一個技術服務，培訓的共享平臺。為產業鏈的總體研發成本的降低，先進技術的普及和分享做出我們的貢獻。下面重點介紹一下智慧有序充電解決方案。為什么要講有序充電解決方案？大家作為行業專家其實也知道，現在汽車基本以運營車輛為主，即到即充，沒有一個統一有序的充電行為管控，基本是根據實際出行的需求進行充電。我們之前也做過測算，比如到2030年，可能這個時間點還會提前，如果達到5000-8000萬輛，如果都是無序充電，都是快充的要求，對整個電網的容量要求，以及電網的投資成本來說，會產生額外的幾百億到上千億的支出。
所以我們認為，在更多汽車保有量的情況下，我們希望是“快充為輔，慢充為主”的局面，這個慢充我們可以進一步把它闡釋為“智慧有序的整體解決方案”。我們對電動汽車發展狀況做過評估，像公交車，現在是在充電電量上占比較大的比例，其次是運營車輛，這兩者從前面幾年的發展來看，用電量占了大頭。在后面五到十年，甚至到二十年以后，大家也知道，老百姓乘用車的保有量會達到億級別，這帶來本身能源消費新變化趨勢。另外能源供給這方面也產生了很大的變化。前一陣社會又出現了拉閘限電的情況，當時我也覺得很驚訝，因為這基本是十年前（會發生）的事情了，這幾年國網的投資，不用說主要的一二線城市，基本上在很多城鎮，配網的設計和投資已經預留了足夠的冗余度，但還是出現了這樣的情況。為什么會產生能源供給階段性的危機？本身能源生產的比例是有變化的，傳統的化石、電煤、燃煤生產的電力是逐年下降的，現在風光的裝機比例逐步上升，但大家也知道，由于天氣原因，新能源實際可供的電能占比計劃低。傳統大宗商品價格上漲的時候，造成了燃煤的價格上漲，庫存降低，傳統的燃煤發電量就下降。同時可再生能源供電量還沒有及時同步配套，造成了短時間的缺口。在當前能源生產以及能源消費的趨勢下，我們認為智慧有序的充電解決方案非常重要的，需要我們從數字化、網絡化、平臺化等幾個角度進一步闡釋的。大家也可以去展廳上逛一逛，在本身的技術上如何實現有序充電，可以看到很多（做這方面的）供應商。現在智慧出行的充電解決方案，我個人認為行業中現在最大的瓶頸是體制問題，現在我們在研究用戶充電行為的時候，對用戶行為刺激最大的因素，大家也知道，主要是經濟因素。經過我們近期的試點，這個經濟因素主要來源于三方面。一是用戶本身的充電。剛才我也講到了，可能用的是化石能源。如果這個用戶的用電參與綠電交易，使用風光等可再生能源，是可以獲得綠電交易激勵和補貼的；二是需求側的響應。夏天也好，冬天也好，在用電不平衡的情況下電網會對社會上的用電需求進行有效管理。如果我們能夠通過有序來聚合用戶成為大的電力用戶，滿足這個響應的，這時候用戶充電可能不需要交錢，可能一度電會獲得1塊、2塊甚至3塊的補貼，這對消費者充電的理念會形成很大的影響；三是應急。經過我們的試點研究，通過本身電網臺區有應急情況的需求，或臨時計劃的要求，我們會招募用戶參與緊急用電或放電。如果有用戶看到了推送消息，及時趕到臺區，或本身就在臺區內響應應急要求，他可以獲得比上述兩者更加高額的經濟獎勵。如果需要把有序充電市場和技術進一步推廣的話，最核心的就是在體制和政策上進行一定的改革。電力系統面臨的考驗，我就不再過多介紹了。再經過五到十年的發展，達到八千萬輛或上億輛的擁有量，整體用電負荷會占年度電網用電負荷在3-10個百分點之內，比例不是很高。但它往往具備一定時間和空間上的局部沖突。根據實際統計，特別是在晚高峰時期，充電負荷跟平時家用的用電負荷是嚴重充電的。也就是說，我為了24小時中這2個小時用電負荷的疊加，造成臺區重載或過載的現象，一方面要為此增加配網投資，另一個因素大家也知道，社區不會允許你進行報裝和樁的投建。所以我們需要通過錯峰充電、有序充電解決電網投資問題，以及解決更大規模的電動汽車保有量帶來的充電樁的安裝問題。近階段，我們充電，主要是從電網把電能拉到電車里。另外，從電網本身的角度，以后大家可以想象一下，如果有一億輛電動汽車，每輛車有50度電，這就是50億度電的龐大儲能。所以我們認為，第二階段的有序不僅僅是有序充電，它可以反過來，把電池里組成的電量反向送到電網里，這樣相當于分布式儲能資源，它跟現有相比最大的特性是減少了儲能的固定投資成本，也會帶來另外一個明顯特點，它是移動性的，有可能在我需要儲能的時候它不一定在位，所以這里面也存在概率論的問題。我們現在做了一個課題研究。現在咱們愿意買電動汽車，但基本上覺得不是很劃算，就是因為電池壽命只有這幾年，可能再過兩三年，我們買的新一代電動汽車的電池，本身的質量、技術已經更新換代了。我們想通過有序充電的解決方案，把用戶現有車輛的30%-40%的投資，假如說20萬輛的車，你花了10萬塊錢買了電池，但不好意思，你開了五年可能只跑了五萬多公里，這10萬塊錢的電池投資，可能其中8-9萬都沒有落到自己的口袋里。我們希望通過整體有序的解決方案，在這幾年老百姓使用的過程當中，通過儲能動力電池的放電獲得經濟收益，挽回他這10萬塊錢的經濟投資，你可以認為這也是一種梯次電池利用的替換思路。現在電池循環能夠保障車輛行駛10~20萬公里，數據比較老了，現在達到50萬公里、100萬公里行駛里程的長壽命的電池技術上已經成熟。我個人認為在后面一兩年，在中高端的電動汽車上，這種成熟的長壽命電池，是我們可以在使用過程中享受到的。老百姓可以通過本身用車、用電的場景獲得一定收益，智慧用電的解決方案會顯得非常有意義。怎么把智慧有序用電的經濟收益給到老百姓？這肯定也是大家非常關心的。我們有幾種方案思路，其實也很簡單，主要就是誰投資、誰收益，誰獲得了低價格的電能，誰就給予相應的經濟補償。（PPT圖示）這是一個電力用戶的場景，大家可以想象一下。如果大家在家里，充電成本是3毛錢-5毛錢/度，比如現在深圳展覽中心就是一個大的電力用戶，或者我們的辦公場所，工業園區也是一個大的電力用戶。消費者的角色是什么？實際就是50度電的搬運者，你搬一趟，就可以一度電從3毛錢賣到1塊錢，賣給電力用戶。而工商業的電價，可能是1.1元或1.2元，對電力用戶來講，可以節省1-2毛錢的電力成本，這個價格差可以通過運營商清分給設備投建商，最終反饋給老百姓，這就是現在的試點商業邏輯。技術方案。現在我們畫了一個大的框，估計大家也很熟悉，主要是一個樁通過4G聯網。現在我們在中間加了一個能源控制器，這個名字大家不用太關注，大家可以把它理解為在小區或園區有一個智能設備。這個智能設備是干什么的？這個智能設備會獲取樁/變壓器、小區用電負荷等信息，比如空調、生產設備、照明等的用電信息，我們在這個小區/園區/臺區把這些信息綜合在一起，實時控制充放電的過程，做功率控制、時間控制。下一步結合電價信息、交易信息控制用戶充放電的行為。通過這種方案可以更有效滿足臺區本身的用電質量和容量要求，最終用戶才能獲得相應的收益。目前我們已經做了幾個這樣方案的試點。充電樁直接連到了物聯網平臺、云平臺，現在基本社會上的運營商投建的都是這種模型。這種模型有自己的市場需求，因為它減少了設備的投建成本，對充電樁本地的充電方式、控制方式的要求都比較簡單，是現有的主流方案。這個現有方案通過平臺側、云端的數據進行交互，把我們所需要知道的臺區用電信息通過云端交互來控制充電樁，它的優點是易于推廣，成本比較低，對我剛才所介紹的方案來說，這是粗顆粒度的經濟獎勵，對用戶也是可行的。如果更深層次、精細化地參與電力交易獲取更大的經濟收益，那往往剛才講的第一種方案更合適。當然這兩個技術路線才剛剛開始，從總體解決方案來說，還缺少重要因素。控制方案不僅僅是平臺對樁的控制，實際運營過程中更多是通過平臺互聯，和第三方運營商、物業、場站管理系統來控制樁，需要在交互協議，通信安全、交易算法上進一步研究。包括樁跟車輛友好的交互界面，讓用戶無感、友好地參與到有序調度當中，這也是發展的方向。包括通過大數據計算，什么樣地區的用戶，滿足他什么樣的行為，讓他來參與有序，這也是一個研究方向。所以現在大家看到的這兩個技術路線，還只是初步開始的階段。現在國網蘇創中心做了很多技術準備，我們和國內主流車企對車樁互動的兼容性做了很多工作，現在多達十多款的主流車型已經完成了兼容性測試，我們也相應推出了一些測試方案和要求，包括車輛BMS軟件升級的要求，為產業做下一步的準備工作。后臺的一些管理系統也是必需的，時間原因今天不重點介紹了。大家也知道，本身交流樁缺少車樁通信，所以我們在小功率直流樁/V2G樁上也做了很多研究，包括樁的通用形式規范，包括用戶車輛并網、入網以及放電質量要求，都做了相應標準工作。產品我們不做重點介紹了，一個是車聯網平臺，還有一個融合終端APP，這是臺區側的設備，這是很多主機廠和其他運營商非常關心的，以后他們的充電樁如何并入到電網？他們需要具備充電樁和臺區融合終端互通的能力。車網互動的策略，其實剛才也介紹了，這也是其中有序解決方案的靈魂及核心，現在它部署到了智能設備里，下一步它會向云邊協同、多重計算的方向發展。通過通信協議的豐富，以及互通數據的增加會進行更多計算，達到更有效的充放電控制，提升控制效率，提高用戶參與電力交易獲取的獎勵。如果大家的算法不精準、數據不準確，參與到電力交易的時候，可能拿不到補貼。因為你沒有實時性滿足電力的調度需求，反而造成反向干擾，那可能獲得的不是補貼，可能是相應的懲罰。最后一部分場景介紹。我們現在做了幾個場景劃分，還是比較簡單的。這個場景后面會越來越豐富，現在最主要的是在居民小區和工業園區的應用場景。這里面兩個場景的劃分，主要是車輛性質不同，可能是居民用車，另一個場景下可能是企業的生產用車。不同的車輛屬性、行為，會造成場景的不一致。試點效果，這只是簡單有序的充電調度，還沒有談到放電的情況。主要是把晚高峰80%的充電負荷轉移到低谷里，同時滿足用電需求，緩解小區容量的限制，形成有序充電為主、應急快速為輔的為老百姓做的充電服務模式。（PPT圖示）這是我們建設試點運營的情況，包括我們和一些主流主機廠合作的情況。我們在北京人濟大廈通過集中式員工用車，放電給電力用戶，這個電力用戶就是人濟大廈，我們驗證了這個技術模型和商業模型。其次，我們做了響應華北調峰電力輔助市場，響應充電樁，響應調度的ACG指令。當響應這個ACG指令的時候，輔助服務市場會給予用戶一定的經濟獎勵。剛才講的是華北的輔助市場，這是我們參與上海市南供電局的24小時和48小時的用電調度，滿足之后可以獲得相對的經濟收益。(PPT所示)這個園區規模做得比較大，總共有48臺15kW的V2G車輛放電，在長城工業園區做的，這個放電獲得了聯合國工業發展組織全球能源基金的支持，用戶參與園區充放電時，會獲得不同價格的激勵，我們可以得到不同用戶在不同價格下充電行為的影響（分析）。我們在浙江寧波做的試點，樁是通過臺區融合終端進行有序充放電控制。（注：本文根據現場速記整理，未經演講嘉賓審閱，僅作為參考資料，請勿轉載！）
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